引力场的以太效应
南京 宋卫国
１ 引力场中的时空
爱因斯坦广义相对论描述了引力场中时空弯曲，引力波存在并以光速传播。那么我们要问：在弯曲时空条件下，引力波的传播路径是什么？是同光波一样沿曲度空间的零线传播，还是沿平度空间中的直线传播。如果是前者，那么引力波在传播过程中不可避免的要产生弯曲。特别是当空间曲度很大时，引力波也将同光波一样无法传出。也就是说，当物质引力很大时，其引力作用反而消失。显然这是不合情理的。如果是后者，既然理论上已经证明引力波携有能量，那么我们完全可以用引力来传递信息，用引力来定义时空。正如狭义相对论中用光波定义时空一样。那么将得出一个在引力条件下的平直时空。这显然又与相对论不符。 在几何学上描述一个曲线用的是曲率，而曲率定义为曲线与直线相偏离的程度，肯定曲线必然要肯定直线。如果直线能确定，则平直的坐标系也能确定。
到目前为止，所有关于广义相对论的实验结果实际上都是用平直时空描述的。此如，光线弯曲的角度，雷达回波延时的时间，引力红移和水星进动的数值，它们的度量无一不是用平直时空的尺度和方法进行的。既然四维平直时空可以描述曲度时空的事件，那么就没有必要引入一个深奥而又难以求解的曲度时空。
用一个四维平直时空，去描述和研究发生在引力场中的各种事件，应该会使工作更实际，更简单，更明了。这正是我们所期望的。
基于以上观点，本文提出，在平直时空中把引力场看作物质存在的一种形态，影响光的传播，同时也影响物质的原子结构。
２ 引力场中的光速
在传统理论中，光在介质中传播，其速度将会减慢。光速为：
C=C0/n
其中 n为介质的折射率
C0为光在真空里的光速
既然引力场有能量，那么在引力场充斥的空间就不能再称之为真空。光波在这样的空间中传播必然受到引力场的影响。我们可以把引力场看作具有特殊性质的介质，如果把引力
场趋于0的空间里的光速设为常数C0 (或者称之为光初速度) ，那么在引力场中，光速也应描述为：
C=C0 / n
其中n为引力场的折射率，是一个与引力场强有关函数，即：n=n(。 g)
根椐光的折射原理，光在不均匀介质中传播将产生弯曲，可以推论，光在不均匀引力场中传播也将产生弯曲。
注意到相对论中所讨论的引力场中的光速为：
C=C01−
2GMrC02
其公式与实际观察结果相符的很好。同时考虑到四维曲度时空中的直线相对应于四维平直时空的曲线，无论用哪一种方法来描述，光线传播的路径不应改变。由此可得：
n=1/（1－2GM/r C0²）
在上式中，光速只与引力势有关，而与引力方向无关。在一个均匀引力场中，光线沿引力势为常数的路径传播，将不会产生弯曲。
也就是说，仅用光的折射原理就可以描述光在引力场中传播的路径。
３ 引力场的“以太”效应
既然引力场也是一种介质，那么光在其中传播，任何相对于介质和光源的运动都不可避免地要对光速产生影响。菲涅耳（Fresnel）从以太理论的角度提出光波在透明运动媒介中的传播速度为：
C=C01 ±V01−2 n
其中V0为介质与观察者之间的相对速度。
“斐索”的流水实验验证了这个公式。
引力场充斥着整个宇宙，我们发现这种介质对光传播的影响几乎等同于“以太”，引力场能够同时满足“以太”的各种假设。对地球而言，地球在静止的太阳引力场中运动，而同时地球又“牵引”着自己的引力场。对光传播影响的大小取决于各个引力场的强度。
在这样的介质中，当光源相对于介质和观察者运动时，必然发生多普勒效应。现代的高能粒子加速器能够获得接近光速的电子，当改变高速运动的电子的运动方向时，电子将产生高能光辐射，发射γ射线或其它频率电磁波，实验测得电磁波的速度也仍然只是光速Ｃ，这
说明在地球引力场这个介质里，光波脱离了光源之后其传播速度没有变。在这个实验环境里，光源相对于地球引力场运动而观察者相对于地球引力场静止，观察者应该能观察到多普勒效应。
洛奇转盘实验产生的引力场变化相对于地球引力场来说是太微乎其微了，不可能有什么结果。
对于“迈克耳孙”实验而言，在地球表面，在太阳引力场中的地球运动引起的两束光之间的相位差将小于１０。如此微弱的效应，那个干涉仪是不可能测出来的。
基于上述理由，我们姑且认为引力场就是“以太”。 －１５
4 引力红移
光在引力场中传播，存在着引力红移效应。即：太阳表面的原子光谱线较地球上同样原子的光谱线移向红光方向，用公式表示：
v'=v−2
2rC0
对此，相对论的解释是由于引力场中不同位置的时间（固有时）的变化而引起光的频率变化。
在前面讨论的平直时空中，时间不再是引起红移的因素，那么在这样的时空中，红移又意味着什么？我们知道，光波通常是由原子内电荷在不同能级上跃迁时产生，能级不同，辐射光波的能量也就不同。另一方面，公式E=hv 表明光波能量与其频率相关，频率改变意味着能量改变。因此推论，在平直时空条件下，红移只与原子能级的变化有关。同一原子在不同的引力场条件下，其能级分布将有所改变。
从物质结构的角度上讲，引力场影响原子结构应该是更为合理的。从这一观点出发，光在传播过程中就不应再有频率的改变。引力场中，一个原子在A点发出的光的频率v，到B点时频率仍为v。但和B点同样的原子发出的光的频率v′相比，v不等于v′。即：同一光源在不同引力作用下，将产生不同频率的光，光在引力场中传播不改变频率。
用“穆斯保尔效应”来观测，由于引力作用，作为吸收物质和激发物质的原子能级也将随着引力场不同而不同。因此其实验方法和结果无法分辨究竟是光在传播过程中改变了频率还是光源发光时就已经改变了频率。
5 结语
这是一个用简单方法得到的推论，其中关于引力场折射率函数n=n (g) 的描述是在对比了相对论和天文观测结果而得出的，它应该是一个在一定条件下的近似值，因为（1－2GM/r C0²）人为地限定了2GM/r C0²不能大于1，这理由并不充分。
本文提出的推论有些可以用实验得到验证。比如引力场的多普勒效应的问题或许可以用高能粒子加速器来证伪。
引力场的以太效应
南京 宋卫国
１ 引力场中的时空
爱因斯坦广义相对论描述了引力场中时空弯曲，引力波存在并以光速传播。那么我们要问：在弯曲时空条件下，引力波的传播路径是什么？是同光波一样沿曲度空间的零线传播，还是沿平度空间中的直线传播。如果是前者，那么引力波在传播过程中不可避免的要产生弯曲。特别是当空间曲度很大时，引力波也将同光波一样无法传出。也就是说，当物质引力很大时，其引力作用反而消失。显然这是不合情理的。如果是后者，既然理论上已经证明引力波携有能量，那么我们完全可以用引力来传递信息，用引力来定义时空。正如狭义相对论中用光波定义时空一样。那么将得出一个在引力条件下的平直时空。这显然又与相对论不符。 在几何学上描述一个曲线用的是曲率，而曲率定义为曲线与直线相偏离的程度，肯定曲线必然要肯定直线。如果直线能确定，则平直的坐标系也能确定。
到目前为止，所有关于广义相对论的实验结果实际上都是用平直时空描述的。此如，光线弯曲的角度，雷达回波延时的时间，引力红移和水星进动的数值，它们的度量无一不是用平直时空的尺度和方法进行的。既然四维平直时空可以描述曲度时空的事件，那么就没有必要引入一个深奥而又难以求解的曲度时空。
用一个四维平直时空，去描述和研究发生在引力场中的各种事件，应该会使工作更实际，更简单，更明了。这正是我们所期望的。
基于以上观点，本文提出，在平直时空中把引力场看作物质存在的一种形态，影响光的传播，同时也影响物质的原子结构。
２ 引力场中的光速
在传统理论中，光在介质中传播，其速度将会减慢。光速为：
C=C0/n
其中 n为介质的折射率
C0为光在真空里的光速
既然引力场有能量，那么在引力场充斥的空间就不能再称之为真空。光波在这样的空间中传播必然受到引力场的影响。我们可以把引力场看作具有特殊性质的介质，如果把引力
场趋于0的空间里的光速设为常数C0 (或者称之为光初速度) ，那么在引力场中，光速也应描述为：
C=C0 / n
其中n为引力场的折射率，是一个与引力场强有关函数，即：n=n(。 g)
根椐光的折射原理，光在不均匀介质中传播将产生弯曲，可以推论，光在不均匀引力场中传播也将产生弯曲。
注意到相对论中所讨论的引力场中的光速为：
C=C01−
2GMrC02
其公式与实际观察结果相符的很好。同时考虑到四维曲度时空中的直线相对应于四维平直时空的曲线，无论用哪一种方法来描述，光线传播的路径不应改变。由此可得：
n=1/（1－2GM/r C0²）
在上式中，光速只与引力势有关，而与引力方向无关。在一个均匀引力场中，光线沿引力势为常数的路径传播，将不会产生弯曲。
也就是说，仅用光的折射原理就可以描述光在引力场中传播的路径。
３ 引力场的“以太”效应
既然引力场也是一种介质，那么光在其中传播，任何相对于介质和光源的运动都不可避免地要对光速产生影响。菲涅耳（Fresnel）从以太理论的角度提出光波在透明运动媒介中的传播速度为：
C=C01 ±V01−2 n
其中V0为介质与观察者之间的相对速度。
“斐索”的流水实验验证了这个公式。
引力场充斥着整个宇宙，我们发现这种介质对光传播的影响几乎等同于“以太”，引力场能够同时满足“以太”的各种假设。对地球而言，地球在静止的太阳引力场中运动，而同时地球又“牵引”着自己的引力场。对光传播影响的大小取决于各个引力场的强度。
在这样的介质中，当光源相对于介质和观察者运动时，必然发生多普勒效应。现代的高能粒子加速器能够获得接近光速的电子，当改变高速运动的电子的运动方向时，电子将产生高能光辐射，发射γ射线或其它频率电磁波，实验测得电磁波的速度也仍然只是光速Ｃ，这
说明在地球引力场这个介质里，光波脱离了光源之后其传播速度没有变。在这个实验环境里，光源相对于地球引力场运动而观察者相对于地球引力场静止，观察者应该能观察到多普勒效应。
洛奇转盘实验产生的引力场变化相对于地球引力场来说是太微乎其微了，不可能有什么结果。
对于“迈克耳孙”实验而言，在地球表面，在太阳引力场中的地球运动引起的两束光之间的相位差将小于１０。如此微弱的效应，那个干涉仪是不可能测出来的。
基于上述理由，我们姑且认为引力场就是“以太”。 －１５
4 引力红移
光在引力场中传播，存在着引力红移效应。即：太阳表面的原子光谱线较地球上同样原子的光谱线移向红光方向，用公式表示：
v'=v−2
2rC0
对此，相对论的解释是由于引力场中不同位置的时间（固有时）的变化而引起光的频率变化。
在前面讨论的平直时空中，时间不再是引起红移的因素，那么在这样的时空中，红移又意味着什么？我们知道，光波通常是由原子内电荷在不同能级上跃迁时产生，能级不同，辐射光波的能量也就不同。另一方面，公式E=hv 表明光波能量与其频率相关，频率改变意味着能量改变。因此推论，在平直时空条件下，红移只与原子能级的变化有关。同一原子在不同的引力场条件下，其能级分布将有所改变。
从物质结构的角度上讲，引力场影响原子结构应该是更为合理的。从这一观点出发，光在传播过程中就不应再有频率的改变。引力场中，一个原子在A点发出的光的频率v，到B点时频率仍为v。但和B点同样的原子发出的光的频率v′相比，v不等于v′。即：同一光源在不同引力作用下，将产生不同频率的光，光在引力场中传播不改变频率。
用“穆斯保尔效应”来观测，由于引力作用，作为吸收物质和激发物质的原子能级也将随着引力场不同而不同。因此其实验方法和结果无法分辨究竟是光在传播过程中改变了频率还是光源发光时就已经改变了频率。
5 结语
这是一个用简单方法得到的推论，其中关于引力场折射率函数n=n (g) 的描述是在对比了相对论和天文观测结果而得出的，它应该是一个在一定条件下的近似值，因为（1－2GM/r C0²）人为地限定了2GM/r C0²不能大于1，这理由并不充分。
本文提出的推论有些可以用实验得到验证。比如引力场的多普勒效应的问题或许可以用高能粒子加速器来证伪。